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激光与光电子学进展 2024年第19期61卷 67-73页

作者：蔡明璐陈建平吴侃上海交通大学电子工程系区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

掺铒铌酸锂薄膜可兼具增益性能以及铌酸锂的电光、非线性特性,是具有单片全集成潜质的光电子平台。本研究旨在开发基于掺铒铌酸锂薄膜的集成波导放大器,以满足光通信网络中对紧凑、高效光放大器的需求,同时探索片上增益理论并开展实验... 详细信息

掺铒铌酸锂薄膜可兼具增益性能以及铌酸锂的电光、非线性特性,是具有单片全集成潜质的光电子平台。本研究旨在开发基于掺铒铌酸锂薄膜的集成波导放大器,以满足光通信网络中对紧凑、高效光放大器的需求,同时探索片上增益理论并开展实验验证。通过电子束光刻结合干法刻蚀的制备工艺,实现了传播损耗低至0.18 dB/cm的铌酸锂波导制备。通过1484 nm双向泵浦方案,10 cm长的集成波导放大器可实现62.76 dB的信号增强与22.26 dB的净增益,实验表征结果可与增益仿真结果匹配。这项研究为进一步优化基于掺铒铌酸锂薄膜的集成光学放大器及扩展其在光通信领域的应用提供了重要的实验基础和理论支持。

关键词：集成光学掺铒铌酸锂薄膜波导放大器净增益

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硅基波导集成光学相控阵芯片——设计难点与突破(特邀)

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光学学报 2024年第15期44卷 437-451页

作者：许维翰周林杰陈建平上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240 上海交大-平湖智能光电研究院浙江平湖314200

以自动驾驶为代表的移动应用正在大力推动激光雷达向标准化和轻量化发展,新一代的固态激光雷达有望在芯片上单片集成,类似于电子芯片自由部署在智能传感平台上,大幅降低量产成本和应用门槛。在硅基平面波导集成平台上,利用半导体工艺并... 详细信息

以自动驾驶为代表的移动应用正在大力推动激光雷达向标准化和轻量化发展,新一代的固态激光雷达有望在芯片上单片集成,类似于电子芯片自由部署在智能传感平台上,大幅降低量产成本和应用门槛。在硅基平面波导集成平台上,利用半导体工艺并以光学相控阵为集成范式实现芯片化的固态激光雷达,不仅能够实现数字化的激光波束调控和软件定义的自适应扫描,而且能够最大限度地减少分立光学组件的高精度装调,提高系统在复杂工况下的可靠性。从光学相控阵的波束成形和波束扫描出发,对标自动驾驶激光雷达的典型应用需求,分析波导集成光学相控阵设计的理论参数和设计挑战,综述当前学界在大规模集成上的进展和突破,着重介绍激光扫描赋能、异质异构集成和指向混淆消除方面的工作,并对后续发展进行展望。

关键词：硅基光子集成光学相控阵可调激光器激光雷达

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散射光场调控方法及应用(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 92-113页

作者：倪枫超刘海港陈险峰区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海交通大学物理与天文学院上海200240 上海量子科学研究中心上海201315

波前整形方法通过改变入射光的相位模式分布来补偿由散射引起的相位畸变,使散射光子可以被有效地利用,从而实现散射光场调控。通过散射光场调控可以将有害的散射介质变成可控的光学元件,实现光的定向传输、动态检测等功能,为其在各领域... 详细信息

波前整形方法通过改变入射光的相位模式分布来补偿由散射引起的相位畸变,使散射光子可以被有效地利用,从而实现散射光场调控。通过散射光场调控可以将有害的散射介质变成可控的光学元件,实现光的定向传输、动态检测等功能,为其在各领域中的应用提供了一种强大的工具。本文在介绍光场散射特性及其调控方法原理的基础上,介绍了散射光场空间、偏振、频率、能量和轨道角动量等自由度的调控方法,随后重点介绍了散射光场调控在成像、通信、非线性光学、量子光学、光学检测、集成光学和光计算等领域的最新研究进展。

关键词：物理光学散射光场调控波前整形传输矩阵

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基于同相正交调制光学频域反射仪的分布式多芯光纤矢量传感

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激光与光电子学进展 2023年第23期60卷 108-115页

作者：吕明星李新碗上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

针对传统光纤传感难以实现应变矢量感知的问题,设计并实验验证了基于同相正交(IQ)调制的光频域反射仪(OFDR)的多芯光纤应变矢量传感系统。使用IQ调制技术,实现了光源线性扫频,利用多芯光纤空间结构关系,在OFDR系统中获得了七芯光纤弯曲... 详细信息

针对传统光纤传感难以实现应变矢量感知的问题,设计并实验验证了基于同相正交(IQ)调制的光频域反射仪(OFDR)的多芯光纤应变矢量传感系统。使用IQ调制技术,实现了光源线性扫频,利用多芯光纤空间结构关系,在OFDR系统中获得了七芯光纤弯曲后的应变矢量信息。实验结果表明,当光源扫频范围990 MHz时,在87 m七芯光纤中,弯曲应变空间分辨率为28.35 cm。当光纤弯曲曲率为1.78 m^(−1)时,角度分辨率为29°。同时进一步通过仿真分析表明,当扫频范围提高到10 GHz时,理论上可以达到1.02°的角度分辨率,从而进一步提高系统性能。

关键词：光纤传感光频域反射仪应变矢量七芯光纤同相正交调制

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薄膜铌酸锂多尖端端面耦合结构

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光学学报 2024年第11期44卷 115-122页

作者：王嘉毅蔡明璐李天怡张栩嘉陈建平吴侃上海交通大学电子信息与电气工程学院上海先进通信与数据科学研究院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

为提升薄膜铌酸锂芯片端面耦合的效率和稳定性,结合铌酸锂材料的刻蚀特点和工艺条件,设计并研究双层多尖端逆锥形的耦合结构。通过仿真计算、参数扫描和对比分析,探究双尖端和三尖端逆锥形耦合结构的特性及其参数选取方案。多尖端设计... 详细信息

为提升薄膜铌酸锂芯片端面耦合的效率和稳定性,结合铌酸锂材料的刻蚀特点和工艺条件,设计并研究双层多尖端逆锥形的耦合结构。通过仿真计算、参数扫描和对比分析,探究双尖端和三尖端逆锥形耦合结构的特性及其参数选取方案。多尖端设计可扩大端面处的模场,从而降低对加工精度的要求。在侧壁倾角62°和最小宽度150 nm的工艺条件下,理想的双尖端和三尖端结构分别在1550 nm波长处实现0.47 dB和1.04 dB的单端耦合损耗,且具有较大的工作带宽和对准容差。最后,结合多尖端耦合结构的制造和测试结果,分析薄膜铌酸锂芯片上端面耦合结构的优化方案,为进一步实现低损耗耦合结构奠定基础。

关键词：集成光学端面耦合逆锥形结构薄膜铌酸锂光子集成

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相位自校准的光纤微波频率绝对相位传递

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光子学报 2023年第9期52卷 145-155页

作者：张晋铂胡亮李奇陈建平吴龟灵上海交通大学电子信息与电气工程学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

提出一种相位自校准的光纤微波频率相位传递方案。该方案使用声表面波滤波器的冲激响应的窄带信号作为时间信号,使其与频率信号可同时使用同一波长进行传输。为实现稳定的可重复相位差,利用时间信号的往返传输时延来确定频率信号的整数... 详细信息

提出一种相位自校准的光纤微波频率相位传递方案。该方案使用声表面波滤波器的冲激响应的窄带信号作为时间信号,使其与频率信号可同时使用同一波长进行传输。为实现稳定的可重复相位差,利用时间信号的往返传输时延来确定频率信号的整数个周期,并在多次重启的情况下验证了系统相位的稳定性。在60 km实验室平台上对所提方案进行验证,频率传递的稳定度优于4×10^(-14)@1 s,5×10^(-17)@10000 s。系统多次重启的情况下,所获得的平均相位差最大不一致的峰峰值为0.008 rad,对应于整个周期的0.15%,可保证较高的相位一致性。

关键词：光纤光学光通信时间频率传递稳相传输相位一致

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基于多波长分组的无源光网络故障监测系统设计及系统抗干扰性能分析

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光学学报 2024年第1期44卷 420-429页

作者：金哲怡毕美华滕旭阳胡淼杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

提出了一种基于多波长分组的无源光网络系统监测方案,用于解决基于反射型的故障监测方案中用户之间易发生因干扰导致的链路状态误判的问题。该方案将不同波长分配到不同组,实现不同光网络单元(ONU)组之间的识别,从而避免不同组成员之间... 详细信息

提出了一种基于多波长分组的无源光网络系统监测方案,用于解决基于反射型的故障监测方案中用户之间易发生因干扰导致的链路状态误判的问题。该方案将不同波长分配到不同组,实现不同光网络单元(ONU)组之间的识别,从而避免不同组成员之间的干扰。在此基础上,将与光路终端距离相近的ONU分配到不同组内,以此降低组内ONU发生相互干扰的概率。此外,还研究了用户数量、传输脉冲功率和脉冲宽度对该系统性能的影响。通过理论推导与仿真可知,在检测波长通道数为4、检测光脉宽为10-8s、用户数量为16、最大距离差为2 km的无源光网络系统用户中,检测信号的信噪比为9.06 dB,识别精度为2 m。这些结果表明,基于多波长分组的无源光网络监测系统方案能够支持对大容量无源光网络系统的监控,并且在易发生干扰的用户数量较多的情况下具有较好的性能。

关键词：光通信光编码故障监测用户分布信噪比信号干扰比

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智能技术赋能飞秒激光:表征与控制(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第1期61卷 223-243页

作者：罗超义理林蒲国庆上海交通大学电子信息与电气工程学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

飞秒激光在学术领域和工业领域都具有极高的应用价值,对飞秒激光进行准确快速的表征与精确控制对其各种应用至关重要。飞秒脉冲的传统表征方法依赖非线性效应且光路结构复杂,而飞秒脉冲的控制则大多采用开环手动调试,无法实现稳定的最... 详细信息

飞秒激光在学术领域和工业领域都具有极高的应用价值,对飞秒激光进行准确快速的表征与精确控制对其各种应用至关重要。飞秒脉冲的传统表征方法依赖非线性效应且光路结构复杂,而飞秒脉冲的控制则大多采用开环手动调试,无法实现稳定的最优调控,极大地限制了飞秒激光的应用。近年来,智能技术的出现给飞秒激光研究提供了新范式,结合智能技术,低能量高重复频率飞秒脉冲序列的单帧全域测量与飞秒脉冲的按需智能调控有望成为现实。

关键词：锁模激光器飞秒脉冲智能表征飞秒脉冲智能调控

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基于内调制DFB激光器的高空间分辨率 TGD-OFDR

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光学学报 2023年第7期43卷 253-260页

作者：戴建平邱锦波刘宏睿罗一民刘庆文中煤科工集团上海有限公司上海200030 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

提出了一种利用内调制频率调谐实现高空间分辨率的时间门控数字光频域反射仪(TGD-OFDR)方案,采用电流调谐的分布式反馈(DFB)二极管激光器作为探测光源提供较大的激光频率调谐范围的信号,利用马赫-曾德尔干涉仪(MZI)分析该DFB激光器的电... 详细信息

提出了一种利用内调制频率调谐实现高空间分辨率的时间门控数字光频域反射仪(TGD-OFDR)方案,采用电流调谐的分布式反馈(DFB)二极管激光器作为探测光源提供较大的激光频率调谐范围的信号,利用马赫-曾德尔干涉仪(MZI)分析该DFB激光器的电流-频率响应特性后,由任意波形发生器产生的带有预失真的锯齿波信号驱动该DFB激光器,进而补偿激光器扫频时的非线性,同时采用一台波长可调节的稳频激光器的出射光充当本地稳频参考光。实验测试在74 km的光纤链路上实现了10 cm的空间分辨率,动态范围为23.3 dB。

关键词：传感器光纤测量时间门控数字光频域反射仪分布式反馈激光器预失真

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绝缘体上掺铒铌酸锂放大器建模与实验研究

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光学学报 2022年第13期42卷 155-160页

作者：项君民蔡明璐吴侃张广进陈建平上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

绝缘体上掺铒铌酸锂(Er∶LNOI)因其可以提供高增益而备受关注。对Er∶LNOI波导放大器完成了建模,并建立了对应的能级速率方程。利用该模型对Er∶LNOI波导的增益性能进行了仿真,并与实验进行了对比。当信号波长为1531.5 nm和1550.0 nm时... 详细信息

绝缘体上掺铒铌酸锂(Er∶LNOI)因其可以提供高增益而备受关注。对Er∶LNOI波导放大器完成了建模,并建立了对应的能级速率方程。利用该模型对Er∶LNOI波导的增益性能进行了仿真,并与实验进行了对比。当信号波长为1531.5 nm和1550.0 nm时,研究了放大器在980 nm和1484 nm泵浦波长下的净增益,并且通过实验和仿真比较了不同信号功率和泵浦功率下的波导增益。除此之外,还研究了波导长度对放大器增益的影响。

关键词：光学器件波导放大器绝缘体上掺铒铌酸锂净增益

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